复杂地形地貌地基上轻钢结构厂房的基础设计

常玉娟

中冶东方工程技术有限公司，秦皇岛

复杂地形地貌地基上轻钢结构厂房的基础设计

常玉娟

中冶东方工程技术有限公司，秦皇岛

厂房位于宜昌市开发区的某轻钢结构厂房，建于地层坡度大于15%的复杂地形地貌地基上，其设计与施工均具有代表性。根据地形地貌，随坡就势，因地制宜的选用地基基础方案，对不均匀沉降的处理措施、方案的经济比较进行了分析，详细阐述了在复杂地形地貌地基上建造轻钢结构厂房时，基础设计中应注意的问题及相应的处理方法。

复杂地形地貌；轻钢结构；厂房；随坡就势；成本控制

soft clay;light steel structure;workshuonp; eve n settlement erosion analysis; cost control

近年来，随着我国国民经济的不断发展和冶金工业建设规模的日益扩大，全国范围内兴建了大量的不同生产规模和不同生产用途的工业厂房。而建设单位从成本控制的角度出发，对设计成果的要求却越来越高，如何安全、经济、合理进行设计，是摆在每个设计工作者面前的一道难题。而厂房基础设计对整个厂房的安全是至关重要的，基础所占整个厂房造价的比重也是相当大的，下面就复杂地形地貌地基上轻钢结构厂房，如何合理选用基础方案设计进行一下简要概述。

1 工程概况及特点

拟建厂房为一层轻钢结构，建筑工程重要性等级均为二级，地基基础设计等级为乙级；厂房长为198m，宽均为81m，占地面积约为17820m2；厂房为三联跨，每跨跨度均为27m，基本柱距为9 m；吊车为5t单梁起重机，吊车为两台，A5中级工作制，轨顶标高为7.5 m。

2 地质条件

厂房位于宜昌市开发区，亭园区桃子冲路北侧，拟建场地在开挖平整后地形较平坦，地形地貌较复杂，不良地质作用不发育，场地属可进行建设的一般地段，基础位于地下水位以上，场地复杂程度等级属二级。地基土种类较多，厚度分布总体欠均匀，性质变化较大，地基复杂程度等级属二级。地貌单元属长江河谷Ⅲ级阶地以及相当于Ⅲ级阶地高程的剥离面上。场区原地貌主要为垄岗和剥蚀残丘，后经人工改造成农田和桔园。场区原始地面标高在70.1m～137.3m之间，相对高差达67.2m，沟谷切割深度一般在5～15m，最深沟谷深度在30米以上。场区地层坡度一般在15°～20°之间 。根据地勘报告所述场地土层分布由上而下为：

①层素填土：为近期回填，尚未完成自重固结。仅在场区内局部有分布，其厚度在1.1 -18.3m之间，平均厚度为9.64m，场地西南角将位于回填区内，该处回填最大厚度达17.6m。厚度变化较大，为高压缩性土，未经处理不可作为拟建建筑物的基础持力层。

②层粉质粘土：仅在场区内局部有分布，为中等压缩性土，层厚在0.9～3.4m之间，平均厚度为2.16m，厚度变化较大且局部埋深大、层面坡度也较大，其物理力学性质好、承载力较高，为灰黄色、棕黄色，稍湿，大部分呈硬塑状态，局部呈坚硬状态，切面较光滑，干强度和韧性高；其承载力特征值!ak=360kPa，压缩模量Es=9.0MPa。属不均匀地基，也不适宜作拟建建筑物的基础持力层。

③层卵石：全场区内大部均有分布，少数缺失，本次勘察揭露，其厚度在1.0～14.0m之间，平均厚度为6.96m。为灰黄色，黄褐色，中密。为低压缩性土。承载力特征值ak=400kPa，变形模量E0=26.0Mpa。分布欠均匀，局部层面坡度较大，属不均匀地基，不适宜作基础持力层。

④-1层强风化粉砂质泥岩： 全场区分布，层厚2.5～3.5 m，平均厚度为 2.92m，层顶标高67.09～97.89m。承载力特征值!a=360kPa，变形模量E0=43.0Mpa。岩层面坡状起伏，局部坡度＞10%，属不均匀地基。该层承载力较高，但埋深较大，层厚较薄，不宜作基础持力层。

岩层面坡状起伏，局部层面坡度＞10%。该层承载力值高，厚度大，岩层稳定，视为不可压缩层，是拟建工程良好的桩基（嵌岩桩墩）持力层。

④-2中风化粉砂质泥岩：全场区分布，本次揭露其最大厚度为7.5m，层顶标高64.49～94.89m。承载力特征值! a=900kPa，变形模量E0=43.0Mpa。

场区地下水和土对混凝土和钢筋混凝土中的钢筋均具微腐蚀性，该场区环境类别为Ⅱ类。

建筑抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.05g，设计地震分组为第一组，特征周期为0.45s。拟建建筑物抗震设防类别为丙类。

3 基础选型及分析比较

基础工程的选型及合理设计直接影响上部结构的安全及整个工程造价，必须根据具体工程合理选用。根据地质条件、上部结构受力特点，初步确定以下两种设计方案：

（1）天然地基基础方案：以第②层粉质粘土、③层卵石或④-1层强风化粉砂质泥岩为基础持力层，但由于场地部分地区坡度最大可达20°，特别是西南角回填土最大厚度可达近18m，意味着需该部分区域天然地基基础挖方深度近18m，从施工安全和可操作性考虑却是难以实施的。

（2）采用桩基础方案：由于厂房为轻型钢结构，上部荷载传给基础的内力较小，以第③层卵石或④-1层强风化粉砂质泥岩为桩端持力层；因施工场地位于路边，周围无居住区，桩型的确定可不考虑施工噪音对环境的影响，确定桩型的关键因素是既要满足承载力及地基变形的要求同时也要考虑施工难易程度还要尽可能降低工程造价，另外考虑业主对工期的迫切要求，选用施工方便、造价较低的预应力混凝土管桩，桩径!500mm，混凝土C60，桩长10.0m～21.0 m，其单桩承载力特征值为550kN；可另一方面由于场地平整后场地东部部分地区第③层卵石或④-1层强风化粉砂质泥岩直接暴露于正负零标高，桩短不能满足承载力的要求，桩长桩需要穿越第③层卵石和④-1层强风化粉砂质泥岩，给施工会带来一定的困难。

综上所述，根据场地特点，随坡就势，因地制宜的选用桩与天然地基基础相结合的设计方案：即利用较浅（约5深）土层区域较高的承载力，作为天然地基基础持力层，根据持力层深度，基础埋深确定为-1.850，较深基础采用短柱基础；填土较厚的区域采用桩基方案。由于场地抗震设防烈度较低，土层没有液化现象，设计中只要合理的确定天然地基基础底面大小，通过地基变形的控制，基础就可以满足承载力和变形的要求，确保整体结构的安全，这样可以既方便了施工、提高施工速度，也较大程度节约了成本。

厂房投入使用后证明，基础没有出现不均匀沉降，吊车轨道也没发现明显倾斜，不必垫高或移动吊车轨道和吊车梁。

4 结语

所建厂房地形地貌复杂，地形坡度较大，采用随坡就势，因地制宜的选用桩与天然地基基础相结合的设计方案，不仅能够满足基础承载力及地基变形的要求，同时有效地降低工程成本，提高施工速度，以达到最优的设计效果。

[1] 建筑地基基础设计规范（GB 50007-2002）

[2] 建筑桩基技术规范 （JGJ94-2008）

[3] 建筑抗震设计规范 （GB50011-2010）

Design Method for Foundfation of Light-steel Structure on Soft Clay

Chang yujuan
Beris Engineering and Research Corporation Qinhuangdao

The light-steel structurafl actory is locatedi n Yi chang Economaic nd TechnicaDl evelopinZgo ne. Becauses lope of stratumi s greater than fifteen percent on soft clay,so it have representatifoonr design and construction.Accortdoi nlag ndforma nd slope of stratum, we select properf oundational programB. ased on analyzindg ifferentiasl ettlement and comparinmg ulti-methofod r controllincg ost , we give attentiont o problemf or foundatio nal design and recommencod rrespondipnrg ocessi ng methodo n soft clay for buildintg he light-steel structure

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.10.035